Marte tem aproximadamente metade dodiâmetro daTerra. Menos denso, tem cerca de 15% do seu volume e 11% de sua massa, resultando em umaaceleração da gravidade na superfície, que é cerca de 38% da que se observa na Terra. A superfície marciana é apenas ligeiramente menor do que a área total de terra firme do planeta Terra.[30] Apesar de Marte ser maior e mais massivo do queMercúrio, este tem uma densidade mais elevada, com o que os dois planetas têm uma força gravitacional quase idêntica na superfície — a de Marte é mais forte por menos do que 1%. A aparência vermelho-alaranjada da superfície marciana é causada peloóxido de ferro (III), mais comumente conhecido comohematita, ouferrugem.[31] Pode também parecer caramelo,[32] enquanto outras cores comuns de superfície incluem dourado, marrom e esverdeado, dependendo dos minerais presentes.[32] Estudo sugere que Marte teve um anel bilhões de anos atrás.[33]
Tal como a Terra, este planeta sofreudiferenciação, o que resultou em um núcleo metálico denso sobreposto por materiais menos densos,[34] a uma distância estimada entre 1 810 e 1 860 km.[35] Os modelos atuais do interior do planeta implicam uma região central de cerca de 1 794 km ± 65 km de raio, composta principalmente porferro eníquel, com cerca de 16-17% deenxofre.[36] Este núcleo desulfureto de ferro é parcialmente fluido e tem duas vezes a concentração dos elementos mais leves que existem nonúcleo da Terra. O núcleo está envolvido por ummanto desilicato que formou muitos dos acidentestectônicos e vulcânicos do planeta, mas que parecem agora estar dormentes. Além dosilício e dooxigênio, os elementos mais abundantes na crosta marciana são ferro,magnésio,alumínio,cálcio epotássio. A espessura média da crosta do planeta é cerca de 50 quilômetros, com uma espessura máxima de 125 km.[37] A crosta terrestre, com uma média de 40 km de espessura, tem apenas um terço da densidade da crosta de Marte, considerando-se a razão dos tamanhos dos dois planetas. A sondaInSight, prevista para 2016, irá utilizar umsismógrafo para melhor determinar os modelos do interior do planeta.[38]
Marte é umplaneta rochoso que consiste em minerais contendo silício e oxigênio, metais e outros elementos que normalmente compõemrocha. A superfície de Marte é composta principalmente debasaltotoleítico,[39] embora parte seja mais rica emsílica que o basalto típico e possa ser semelhantes às rochasandesíticas da Terra ou ao vidro de sílica. Regiões de baixoalbedo apresentam concentrações deplagioclásios, sendo que as regiões de albedo mais baixo, ao norte, exibem concentrações superiores às normais de silicatos e de vidro de sílica. Partes das terras altas ao sul incluem quantidades detectáveis depiroxênios com alto teor de cálcio. Concentrações localizadas de hematita eolivina também foram encontradas.[40] A maior parte da superfície está profundamente coberta por uma camada de pó deóxido de ferro (III) de textura fina.[41][42]
Embora Marte não apresente qualquer evidência de possuir umcampo magnético estruturado global,[43] observações mostram que partes da crosta do planeta foram magnetizadas e queinversões geomagnéticas já ocorreram no passado. Estepaleomagnetismo de minerais magneticamente suscetíveis tem propriedades que são muito semelhantes às faixas alternadas encontradas no fundo dos oceanos da Terra. Uma teoria, publicada em 1999 e reexaminada em outubro de 2005 (com a ajuda daMars Global Surveyor), indica que essas faixas demonstram a existência deplacas tectônicas em Marte há quatro bilhões de anos, antes de odínamo planetário ter deixado de funcionar e o campo magnético do planeta ter desaparecido,[44] talvez por causa de um excesso dehidrogênio, liberado pela dissociação da água próximo ao núcleo quente.[45]
Durante aformação do Sistema Solar, Marte foi criado como resultado de umprocesso estocástico deacreção a partir dodisco protoplanetário que orbitava o Sol. Marte tem muitas características químicas próprias causadas por sua posição no Sistema Solar. Elementos com pontos deebulição relativamente baixos, comocloro,fósforo eenxofre são muito mais comuns em Marte do que na Terra. Estes elementos, provavelmente, foram removidos das áreas mais próximas ao Sol pelovento solar da jovem estrela.[46]
Após a formação dos planetas, todos foram sujeitos ao chamado "intenso bombardeio tardio". Cerca de 60% da superfície de Marte mostra registros de impactos dessa época,[47][48][49] enquanto a maior parte da superfície restante é provavelmente sustentada por imensas bacias de impacto causadas por esses eventos. Há evidências de uma enorme bacia de impacto no hemisfério norte de Marte, abrangendo 10 600 km por 8 500 km, ou cerca de quatro vezes maior do que aBacia do Polo Sul-Aitken da Lua, a maior depressão de impacto já descoberta.[23][24] Esta teoria sugere que Marte foi atingido por um corpo do tamanho dePlutão cerca de quatrobilhões de anos atrás . O evento, que se acredita ser a causa da dicotomia hemisférica marciana, criou a suaveBacia Polar Norte, que cobre 40% do planeta.[50][51]
PeríodoNoachiano (nomeado a partir daNoachis Terra): formação das mais antigas superfícies existentes de Marte, entre 4,5 bilhões e 3,5 bilhões de anos. Superfícies desse período são marcadas por muitas grandescrateras de impacto. Acredita-se que a protuberância deTharsis, um planalto vulcânico, tenha se formado durante este período, com extensas inundações por água líquida no final dessa época;[52][53]
PeríodoHesperiano (nomeado a partir daHesperia Planum): de 3,5 bilhões de anos a 2,9-3,3 bilhões de anos atrás. O período Hesperiano é marcado pela formação de extensas planícies delava;[52][53]
PeríodoAmazônico (nomeado a partir daAmazonis Planitia): de 2,9-3,3 bilhões de anos atrás até o presente. Regiões amazônicas têm poucas crateras de impacto demeteoritos, mas são bastante variadas. OMonte Olimpo formou-se durante este período, juntamente com fluxos de lava em outros lugares de Marte.[52][53]
Alguma atividade geológica ainda ocorre no planeta. OAthabasca Valles apresenta vestígios de derramamento delava de cerca de 200 milhões de anos. A água corrente noCerberus Fossae ocorreu há menos de 20 milhões de anos, indicando intrusões vulcânicas igualmente recentes.[54] Em 19 de fevereiro de 2008, as imagens da sondaMars Reconnaissance Orbiter mostraram evidências de uma avalanche a partir de um precipício de 700 metros de altura.[55]
A sondaPhoenix enviou dados que mostraram que o solo marciano é ligeiramentealcalino e contém elementos comomagnésio,sódio,potássio ecloro. Esses nutrientes são encontrados nos jardins da Terra e são necessários para o crescimento dasplantas.[56] Experimentos realizados pela sonda mostraram que o solo marciano tem umpHbásico de 7,7 e contém 0,6% dosalperclorato.[57][58]
Estrias são comuns em Marte e novas aparecem com frequência em encostas íngremes de crateras, desfiladeiros e vales. As estrias são escuras no início e ficam mais claras com o tempo. Elas podem começar em uma pequena área e, em seguida, espalhar-se por centenas de metros. Elas também foram vistas seguindo as bordas das pedras e outros obstáculos em seu caminho. As teorias mais comumente aceitas indicam que elas são camadas subjacentes escuras do solo descobertas após avalanches de poeira brilhante ouredemoinhos.[59] Várias explicações têm sido propostas, algumas das quais envolvem água ou mesmo o crescimento de organismos.[60][61]
Marte já abrigou um ciclo hidrológico ativo, como demonstrado por características geológicas em sua superfície. Porém, ele não possui mais a quantidade de água necessária para produzir essas impressões geológicas. Água líquida não poderia existir na superfície de Marte devido à baixa pressão atmosférica, que é cerca de 100 vezes mais fraca que a da Terra,[62] a não ser em menores elevações por curtos períodos.[63][64] As duascalotas polares marcianas também parecem ser feitas em grande parte de água.[65][66] O volume de água congelada na camada de gelo do polo sul, se derretido, seria suficiente para cobrir toda a superfície do planeta a uma profundidade de 11 metros.[67] Um manto depermafrost se estende desde o polo atélatitudes de cerca de 60°.[65]
As observações feitas pela sondaMars Reconnaissance Orbiter revelaram a possibilidade de que exista água corrente no planeta durante os meses mais quentes.[68] Em 2013, oroverCuriosity daNASA descobriu que o solo de Marte contém entre 1,5% e 3% de água em suamassa (cerca de 33 litros de água por metro cúbico, embora não esteja acessível por estar ligada a outros compostos).[69] Marte pode ser facilmente visto da Terra a olho nu, assim como a sua coloração avermelhada. Suamagnitude aparente atinge -3,0[70] e é superada apenas porJúpiter,Vênus,Lua eSol. Telescópios ópticos baseados em terra estão tipicamente limitados à resolução de acidentes geográficos maiores que 300 km quando a Terra e Marte estão mais próximos, devido à atmosfera terrestre.[71]
Até o primeiro voo bem-sucedido sobre Marte feito em 1965 pelaMariner 4, muitos especulavam sobre a presença deágua em estadolíquido na superfície do planeta. Isto era baseado em variações periódicas observadas em manchas claras e escuras, particularmente nas latitudes polares, que se pareciam com mares e continentes; faixas escuras e longas foram interpretadas por alguns comocanais de irrigação para a água líquida. Estas características foram mais tarde explicadas comoilusões de ótica, apesar de evidências geológicas recolhidas por missões não tripuladas sugerirem que Marte já teve uma cobertura de água de grande escala em sua superfície.[72] Em 2005, dados deradar revelaram a presença de grandes quantidades degelo de água nos polos[73] e em latitudes médias.[74][75] A sonda robóticaSpirit coletou amostras de compostos químicos que continham moléculas de água em março de 2007, enquanto a sondaPhoenix encontrou amostras de gelo no solo marciano raso em julho de 2008.[76] Em setembro de 2015, cientistas da NASA anunciaram a descoberta de córregos sazonais com água em estado líquido na superfície do planeta com base em dados doMars Reconnaissance Orbiter.[77]
Formações rochosas microscópicas indicam sinais antigos de água. Fotografia tirada pelorover OpportunityPossível escoamento deágua do solo de Marte
Acredita-se que grandes quantidades de água congelada estejam presas dentro da espessacriosfera de Marte. Os dados de radar daMars Express e daMars Reconnaissance Orbiter mostram grandes quantidades de gelo em ambos os polos (julho de 2005)[73][78] e nas latitudes médias (novembro de 2008).[74] A sondaPhoenix retirou amostras de água congelada do solo marciano em 31 de julho de 2008.[76]
Formas de relevo visíveis em Marte também sugerem fortemente que água em estado líquido tenha existido na superfície do planeta. Faixas lineares enormes de terra lavada, conhecidas como canais de escoamento, atravessam a superfície em cerca de 25 lugares. Acredita-se que essas faixas sejam registros deerosões que ocorreram durante a liberação catastrófica de água deaquíferos subterrâneos, embora haja hipóteses de que algumas dessas estruturas tenham resultado da ação degeleiras ou delava.[79][80] Um dos maiores exemplos,Ma'adim Vallis, tem cerca de 700 km de comprimento e é muito maior que oGrand Canyon, com uma largura de 20 km e uma profundidade de 2 km em alguns lugares. Acredita-se que tenha sido escavado por água corrente no início da história do planeta.[81] Acredita-se que os mais novos desses canais tenham se formado recentemente, há apenas alguns milhões de anos.[82] Em outros lugares, particularmente nas áreas mais antigas da superfície marciana, redes dendríticas devales em escala menor estão espalhadas por proporções significativas da paisagem. As características desses vales e sua distribuição indicam fortemente que eles foram escavados peloescoamento resultante dachuva ou queda daneve no início da história de Marte. Fluxos de água subsuperficiais e subterrâneos podem desempenhar papéis subsidiários importantes em algumas redes, mas a precipitação foi, provavelmente, a principal causa da formação em quase todos os casos.[83]
Ao longo de crateras e de paredes de desfiladeiros, há também milhares de acidentes geográficos que parecem semelhantes àsravinas terrestres. As ravinas tendem a surgir nas terras altas do hemisfério sul e próximas ao equador, todas em direção aos polos de 30° delatitude. Vários autores sugeriram que o seu processo de formação envolvia água líquida, provavelmente gelo liquefeito,[84][85] embora outros tenham defendido mecanismos de formação de geada dedióxido de carbono ou o movimento de pó seco.[86][87] Não foram observadas ravinas parcialmente degradadas pelointemperismo ou crateras de impacto sobrepostas, indicando que estes são acidentes muito jovens, possivelmente ainda ativos atualmente.[85]
Outras características geológicas, comodeltas eleques aluviais preservados em crateras, também apontam para condições mais quentes e mais úmidas em algum intervalo ou intervalos na história antiga de Marte.[88] Tais condições requerem necessariamente a presença generalizada delagos de cratera em uma grande proporção da superfície, para os quais também há evidências mineralógicas, sedimentológicas e geomorfológicas independentes.[89]
Outra evidência de que a água líquida existiu em algum momento sobre a superfície de Marte vem a partir da detecção de minerais específicos, comohematita egoethita, ambos os quais se formam, por vezes, na presença de água.[90] Em 2004, oOpportunity detectou o mineraljarosita, que se forma somente na presença de água ácida, demonstrando que a água uma vez existiu em Marte.[91] Evidências mais recentes de água líquida vêm do achado do mineralgipsita na superfície peloOpportunity em dezembro de 2011.[92][93] O líder do estudo, Francis McCubbin, cientista planetário daUniversidade do Novo México emAlbuquerque, analisandohidroxilas em minerais cristalinos de Marte, declarou que a quantidade de água no manto superior de Marte é igual ou maior do que a da Terra, entre 50 e 300partes por milhão, o que é suficiente para cobrir todo o planeta a uma profundidade de 200 a 1 000 metros.[94]
Vista dacratera Korolev onde é visível uma espessa camada de gelo de cerca de 1.9 km. Imagem tirada peloMars Express daESA
Em 18 de março de 2013, a NASA relatou evidências, encontradas pelos instrumentos doroverCuriosity, dehidratação mineral, provavelmentesulfato de cálcio hidratado, em várias amostras de rochas, incluindo fragmentos[95] das rochas "Tintina" e "Sutton Inlier", bem como em inclusões e nódulos em outras rochas, como "Knorr" e "Wernicke".[96][97][98] Análises usando o instrumento DAN doCuriosity forneceram evidências da presença de água subterrânea até uma profundidade de 60 cm, num teor de até 4% de água, na travessia dorover desde oBradbury Landing até a área doYellowknife Bay, na locação Glenelg.[96]
Em 28 de setembro de 2015, a NASA anunciou que havia encontrado evidência conclusiva defluxos sazonais desalmoura hidratada em encostas, com base em leituras espectrométricas das áreas escuras das encostas. Essas observações confirmaram hipóteses anteriores, baseadas na época da formação e taxa de crescimento, de que essas estrias escuras resultaram do fluxo de água na subsuperfície muito rasa. As estrias contêm sais hidratados, percloratos, que possuem moléculas de água em sua estrutura cristalina. As estrias fluem pelas encostas no verão marciano, quando a temperatura está acima de -23 °C, e congelam em temperaturas menores.[77][99]
Linhas escuras que escorrem pelas encostas da crateraHale são uma forte evidência de água em estado líquido na superfície marciana
Pesquisadores acreditam que grande parte das planícies baixas do norte do planeta foicoberta por um oceano com centenas de metros de profundidade, embora esta tese ainda seja controversa. Em março de 2015, cientistas afirmaram que tal oceano pode ter tido o tamanho doOceano Ártico da Terra. Este achado foi obtido a partir da relação entre a água e odeutério na atmosfera marciana moderna em comparação com a relação encontrada na Terra. Oito vezes mais deutério foi encontrado em Marte do que existe na Terra, o que sugere que antigamente Marte tinha níveis significativamente mais elevados de água. Os resultados doroverCuriosity já haviam encontrado uma alta proporção de deutério na crateraGale, embora não significativamente alta para sugerir a presença de um oceano. Outros cientistas advertiram que o estudo não foi confirmado e apontaram que os modelos climáticos marcianos naquele momento não demonstraram que o planeta era quente o suficiente no passado para manter corpos de água líquida.[100] No entanto, a maioria concorda que um oceano existiu há mais de 3 bilhões de anos, mas há uma variedade de opiniões sobre quanto tempo durou.[101]
Nenhuma água salgada líquida foi definitivamente encontrada em Marte. Mas houve indícios de água escorrendo do subsolo[102][103] e um relatório de 2018 controverso daMARSIS de um lago de 20 km de diâmetro, enterrado quase 1,5 km abaixo da superfície,[104] perto do polo sul do planeta.[105] A investigação revelou que o polo sul é composto por várias camadas de gelo e poeira a uma profundidade de cerca de 1,5 km, distribuídos por uma região de 200 km de largura.[104] Os pesquisadores descobriram que um tipo desalmoura poderia permanecer líquido na superfície do planeta e alguns centímetros abaixo por até seis horas consecutivas em 40% do planeta, principalmente nas latitudes médias a altas do norte.[106] No entanto, essas salmouras nunca ficariam mais quentes do que cerca de -48°C, cerca de 25 graus abaixo da tolerância conhecida pela vida na Terra.[107]
Marte tem duas calotas polares de gelo permanente. Durante o inverno em um dos polos, ele fica em escuridão contínua, que resfria a superfície e provoca a deposição de 25 a 30% da atmosfera em placas de gelo deCO2 (gelo seco).[108] Quando o polo é novamente exposto àluz solar, o CO2 congeladosublima, criando enormes ventos que varrem o polo a velocidades de até 400 km/h. Esses ventos sazonais transportam grandes quantidades de poeira e vapor d’água, dando origem ageadas semelhantes às da Terra e de grandes nuvenscirrus. Nuvens de água e gelo foram fotografadas pelorover Opportunity em 2004.[109]
As calotas polares em ambos os polos são compostas principalmente (70%) de gelo de água. Dióxido de carbono congelado acumula como uma camada relativamente fina de cerca de um metro de espessura na calota norte apenas no inverno, enquanto a calota sul tem uma cobertura de gelo seco permanente de cerca de oito metros de espessura.[110] Esta cobertura permanente de gelo seco no polo sul é salpicada por alguns tipos de poços circulares que se repetem e estão se expandindo alguns metros por ano; isso sugere que a cobertura permanente de CO2 sobre o gelo do polo sul está se degradando ao longo do tempo.[111] A calota polar norte tem um diâmetro de aproximadamente mil quilômetros durante o verão do hemisfério norte de Marte[112] e contém cerca de 1,6 milhão de quilômetros cúbicos (km³) de gelo, que, se espalhado uniformemente sobre a calota, teria 2 km de espessura.[113] Em comparação, a camada de gelo daGroenlândia tem um volume de 2,85 milhões de quilômetros cúbicos. A calota polar do sul tem um diâmetro de 350 km e uma espessura de 3 km.[114] O volume total de gelo na calota polar sul, mais os depósitos em camadas adjacentes, foi estimado em 1,6 milhão de quilômetros cúbicos.[115] Ambas as calotas polares apresentam calhas espirais, que recente análise do radarSHARAD mostrou serem resultado deventos catabáticos em espiral devido aoefeito Coriolis.[116][117]
A queda de geada sazonal em algumas áreas perto da calota polar sul resulta na formação de placas transparentes medindo até 1 quilômetro de diâmetro[118] e 1 metro de espessura de gelo seco acima do solo. Com a chegada da primavera, a luz solar aquece o subsolo, e a pressão do CO2 sublimado aumenta sob o bloco, elevando-o e, finalmente, rompendo-o. Isto leva a erupções semelhantes agêiseres de gás CO2 misturado com areia ou pó debasalto escuro. Este processo é rápido e acontece no espaço de alguns dias, semanas ou meses, uma taxa de variação bastante incomum em geologia - especialmente para Marte. O gás fluindo sob um bloco em direção a um gêiser escava sob o gelo um padrão de canais radiais do tipo teia de aranha, num processo que é o equivalente inverso de uma rede de erosão formada pela água que é drenada por um ralo.[119][120][121][122] Em 2021 cientistas recriaram uma versão parecida com formas dearaneiformes negras em seu laboratório.[123] Os experimentos mostram diretamente que os padrões de aranha que observamos em Marte em órbita podem ser esculpidos pela conversão direta de gelo seco de sólido em gasoso.[124]
Pensa-se que a perda de água de Marte para o espaço resulta do transporte de água para a atmosfera superior, onde é dissociada ao hidrogênio e foge do planeta. Mas uma observação em 2019 sugere que a súbita perda de água ocorre na atmosfera superior de Marte, aumentando a abundância de hidrogênio. Na atmosfera superior, a luz solar e a química desassociam moléculas de água em átomos de hidrogênio e oxigênio que a fraca gravidade não pode impedir de escapar para o espaço.[125]
Um cientista revelou que o vapor de água está se acumulando em grandes quantidades e proporções inesperadas a uma altitude de mais de 80 km na atmosfera marciana. As estimativas indicaram que grandes bolsas atmosféricas estão mesmo em uma condição de supersaturação, com a atmosfera contendo 10 a 100 vezes mais vapor de água do que sua temperatura deveria permitir hipoteticamente. Com as taxas de supersaturação observadas, o limite de fuga de água aumentaria significativamente durante estações específicas.[126]
Embora sejam mais lembrados por terem mapeado aLua, Johann Heinrich von Mädler eWilhelm Beer foram os primeiros "areógrafos". Eles começaram pela constatação de que a maioria dos acidentes geográficos da superfície de Marte eram permanentes e determinaram com mais precisão o período de rotação do planeta. Em 1840, Mädler reuniu dez anos de observações e desenhou o primeiro mapa de Marte. Em vez de dar nomes para as várias marcas na superfície, Beer e Mädler simplesmente designaram-nas com letras;Sinus Meridiani foi, assim, o acidente "a".[127]
Hoje, as características de Marte são denominadas a partir de uma variedade de fontes. Características dealbedo são nomeadas a partir damitologia clássica. Crateras com mais de 60 km são nomeadas em homenagem a cientistas e escritores já falecidos e outros que contribuíram para o estudo de Marte. Crateras menores que 60 km homenageiam cidades e vilas do mundo com população inferior a 100 mil habitantes. Grandes vales são nomeados pela palavra "Marte" ou "estrela" em várias línguas; pequenos vales são nomeados por rios.[128]
As grandes estruturas de albedo mantêm muitos dos nomes antigos, que são frequentemente atualizados para refletir novos conhecimentos sobre a natureza dessas características. Por exemplo,Nix Olympica (as neves do Olimpo) tornou-seOlympus Mons (Monte Olimpo).[129] A superfície de Marte, vista da Terra, é dividida em dois tipos de áreas, com diferentes albedos. As planícies mais pálidas cobertas de poeira e areia ricas em óxido de ferro avermelhado já foram consideradas como "continentes" marcianos e a elas foram dados nomes comoArabia Terra (terra da Arábia) ouAmazonis Planitia (Planície Amazônica). Acreditava-se que as características escuras eram mares, daí seus nomesMare Erythraeum,Mare Sirenum eAurorae Sinus. A maior característica escura vista da Terra éSyrtis Major. A calota polar norte é chamadaPlanum Boreum, enquanto a calota sul é chamadaPlanum Australe.[130]
O equador de Marte é definido por sua rotação, mas a localização do seu “meridiano primário" foi estabelecida, como foi a da Terra (emGreenwich), pela escolha de um ponto arbitrário; Mädler e Beer selecionaram uma linha, em 1830, para os primeiros mapas de Marte. Após a nave espacialMariner 9 fornecer grande quantidade de imagens de Marte em 1972, uma pequena cratera (mais tarde chamada de Airy-0), localizada noSinus Meridiani ("Baía Meridiana"), foi escolhida para a definição dalongitude 0,0°, de forma a coincidir com a seleção original.[131]
Como Marte não tem oceanos e, portanto, não há "nível do mar", uma superfície com elevação zero também teve de ser selecionada para um nível de referência, o que também é chamado deareoide[132] de Marte, análogo aogeoide terrestre. A altitude zero foi definida pela altura em que há 610,5 Pa (6,105 mbar) depressão atmosférica.[133] Esta pressão corresponde aoponto triplo da água e é cerca de 0,6% da pressão na superfície do nível do mar na Terra (0,006 atm).[134] Na prática, atualmente esta superfície é definida diretamente pela medição da gravidade por satélites.
Adicotomia da topografia marciana é notável: as planícies do norte são achatadas por fluxos de lava, em contraste com as terras altas do sul, marcadas por crateras de antigos impactos de asteroides. Uma pesquisa de 2008 apresentou evidências sobre uma teoria proposta em 1980 postulando que, quatro bilhões de anos atrás, o hemisfério norte de Marte foi atingido por um objeto de um décimo a dois terços do tamanho daLua. Se confirmado, isso tornaria o hemisfério norte de Marte o local de uma cratera de impacto de 10 600 km de comprimento por 8,5 mil quilômetros de largura, ou mais ou menos a área daEuropa,Ásia eAustrália juntas, superando aBacia do Polo Sul-Aitken, na Lua, como a maior cratera de impacto doSistema Solar.[23][24]
Marte é marcado por um conjunto de crateras de impacto: cerca de 43 mil crateras com um diâmetro de 5 quilômetros ou mais foram encontradas em sua superfície.[135] A maior delas é a bacia de impactoHellas Planitia, uma característica deformação de albedo claramente visível a partir da Terra.[136] Devido à menormassa de Marte, a probabilidade de um objeto colidir com o planeta é cerca de metade da presente na Terra. Marte fica mais perto docinturão de asteroides, por isso tem uma chance maior de ser atingido por materiais oriundos dessa região. O planeta é também mais suscetível a ser atingido porcometas de período curto, ou seja, aqueles que se encontram dentro daórbita deJúpiter.[137] Apesar disso , há muito menos crateras em Marte em comparação com a Lua, porque a atmosfera de Marte fornece proteção contra meteoros pequenos. Algumas crateras têm umageomorfologia que sugere que o solo se tornou úmido após o impacto do meteoro.[138]
O gigantescoMonte Olimpo, o maior vulcão do Sistema Solar, com cerca de 27 km de altura
O vulcãoMonte Olimpo é umvulcão extinto na vasta região deTharsis, que contém vários outros grandes vulcões. O Monte Olimpo é três vezes maior que oMonte Everest, que por comparação tem pouco mais de 8,8 km de altura.[139] É a primeira ou a segunda montanha mais alta do Sistema Solar, dependendo da forma de medição escolhida, com fontes que vão de cerca de 21 a 27 km de altura.[140][141]
O grandedesfiladeiroValles Marineris (latim para ValesMariner, também conhecido como Agathadaemon nos velhos mapas doscanais marcianos), tem um comprimento de quatro mil quilômetros e uma profundidade de até sete quilômetros. O comprimento doValles Marineris é equivalente ao comprimento docontinente europeu e estende-se através de um quinto da circunferência de Marte. Em comparação, oGrand Canyon naTerra tem 446 km de comprimento e quase 2 km de profundidade. OValles Marineris foi formado devido à expansão da área de Tharsis, que causou o colapso da crosta na área do desfiladeiro. Em 2012, foi proposto que oValles Marineris não é apenas umgraben, mas também umlimite de placa, onde ocorreu um movimento transversal de 150 km, fazendo de Marte um planeta com, possivelmente, duasplacas tectônicas.[142][143]
As imagens doTHEMIS a bordo de sondaMars Odyssey daNASA revelaram sete possíveis entradas decavernas nosflancos do vulcãoArsia Mons.[144] As cavernas, nomeadas em homenagem a entes queridos de seus descobridores, são conhecidas coletivamente como as "sete irmãs".[145] As entradas das cavernas medem de 100 a 252 metros de largura e acredita-se que tenham, pelo menos, de 73 a 96 metros de profundidade. Dado que a luz não atinge o piso da maioria das cavernas, é possível que elas se estendam muito mais profundamente do que as estimativas inferiores e sejam mais largas abaixo da superfície. A caverna "Dena" é a única exceção: o seu chão é visível e tem 130 metros de profundidade. Os interiores destas cavernas podem ser protegidos contramicrometeoritos,radiação UV,erupções solares e partículas de alta energia que bombardeiam a superfície do planeta.[146]
Pegadas de dunas em Hellas, também conhecidas como a insígnia daFrota EstelarStar Trek,[147] são grandes dunas em forma de crescente (barchan). A insígnia foi criada quando a lava fluiu sobre a planície e ao redor das dunas, mas não sobre elas. A lava solidificou, mas essas dunas ainda se erguiam como ilhas e o vento continuava a soprar. Ao final, as pilhas de areia que eram as dunas migraram, deixando essas "pegadas" na planície de lava. Elas também são chamadas de "moldes de dunas" e registram a presença de dunas cercadas por lava.[148]
A tênue atmosfera de Marte vista a partir de uma imagem na órbita baixa do planeta. Ao fundo, a crateraGalle
Marte perdeu suamagnetosfera há 4 bilhões de anos,[149] então ovento solar interage diretamente com aionosfera marciana, diminuindo a densidade atmosférica ao remover átomos da camada exterior. Ambas as sondasMars Global Surveyor eMars Express detectaram partículas atmosféricas ionizadas arrastadas para o espaço a partir de Marte[149][150] e esta perda atmosférica está sendo estudada pela sondaMAVEN. Em comparação com a Terra, a atmosfera de Marte é muitorarefeita. Apressão atmosférica na superfície varia hoje entre um mínimo de 30Pa (0,030kPa) no Monte Olimpo para mais de 1 155 Pa (1,155 kPa) emHellas Planitia, com uma pressão média ao nível da superfície de 600 Pa (0,60 kPa).[151] A maior densidade atmosférica em Marte é igual à densidade encontrada 35 km acima da superfície da Terra.[152] A pressão de superfície média resultante é de apenas 0,6% a da Terra (101,3 kPa). Aaltura de escala da atmosfera é cerca de 10,8 km,[153] que é maior do que a da Terra (6 km), porque a gravidade de superfície de Marte é de apenas 38% da gravidade da Terra, o que é compensado tanto pela temperatura mais baixa quanto pelo massa molecular 50% maior da atmosfera de Marte. A atmosfera de Marte é composta por cerca de 96% dedióxido de carbono, 1,93% deargônio e 1,89% denitrogênio, juntamente com traços deoxigênio eágua.[30][154] A atmosfera é muito empoeirada, contendo partículas de cerca de 1,5µm de diâmetro que dão ao céu marciano uma cor opaca quando vista da superfície.[155]
Metano foi detectado na atmosfera de Marte, com uma fração molar de cerca de 30ppb;[156][157] ele ocorre em plumas extensas, e os perfis implicam que o metano foi liberado a partir de regiões distintas. No meio do verão do norte, a pluma principal continha 19 mil toneladas métricas de metano, com uma força de fonte estimada de 0,6 kg por segundo.[158][159] Os perfis sugerem que pode haver duas regiões de origem, a primeira centrada perto de 30°N 260°W e a segunda perto de 0°N 310°W.[158] Estima-se que Marte deva produzir 270 toneladas/ano de metano.[158][160]
O metano pode existir na atmosfera de Marte por um período limitado de tempo até ser destruído – as estimativas do seu tempo de vida variam entre 0,6 a 4 anos terrestres.[158][161] A sua presença, apesar desta vida curta, indica a existência de uma fonte ativa do gás no planeta. Atividade vulcânica, impactos de cometas e a presença de formas de vida microbianasmetanogênicas estão entre as possíveis fontes. O metano também poderia ser produzido por um processo não biológico chamadoserpentinização, que envolve água, dióxido de carbono e o mineralolivina, que se sabe ser comum em Marte.[162]
OroverCuriosity, que pousou em Marte em agosto de 2012, é capaz de fazer medições que distinguem entre diferentesisotopólogos de metano;[163] mas mesmo que a missão determine que a vida microscópica marciana é a fonte do metano, essas formas de vida provavelmente residem muito abaixo da superfície, fora do alcance dorover.[164] As primeiras medições com o Tunable Laser Spectrometer (TLS) indicaram que há menos de 5 ppb de metano no local de pouso no momento da medição.[165][166][167][168] Em 19 de setembro de 2013, cientistas daNASA, com base em outras medições feitas pelaCuriosity, não relataram a detecção de metano atmosférico, com um valor medido de 0,18 ± 0,67 ppbv correspondente a um limite máximo de apenas 1,3 ppbv (limite de confiança de 95%) e, como resultado, concluíram que a probabilidade de atividade microbiana metanogênica atual em Marte é reduzida.[169][170][171] A sondaMars Orbiter Mission, da Índia, está pesquisando metano na atmosfera,[172] enquanto aExoMars Trace Gas Orbiter, planejada para ser lançada em 2016, irá estudar mais o metano, bem como os seus produtos de decomposição, comoformaldeído emetanol.[173][174]
Amônia também foi detectada em Marte pelo satéliteMars Express, mas com a sua vida útil relativamente curta, não ficou claro o que a tenha produzido. A amônia não é estável na atmosfera marciana e desintegra-se depois de algumas horas. Uma fonte possível é aatividade vulcânica.[175]
A sonda Trace Gas Orbiter (TGO), da Agência Espacial Europeia, chegou a Marte em 2016, e em 2018 começou a escanear a atmosfera por metano. Dois dos espectrômetros do TGO - um instrumento belga chamado NOMAD e um russo chamado ACS - foram projetados para detectar o metano em concentrações muito baixas. No entanto, o satélite europeu não detectou um único vestígio de metano.[176]
Enormes plumas semelhantes a nuvens, 260 km acima da superfície de Marte, chegam a entrar na exosfera, onde a atmosfera se funde com o espaço interplanetário. Nenhum dos esclarecimentos costumeiros para tais nuvens faz sentido, uma vez que a água, o gelo de dióxido de carbono, as tempestades de poeira ou as descargas de luz auroral, na maior parte das vezes, não atingem tais alturas. Em 2019, cientistas propuseram que elas devem sua existência ao fenômeno chamado "fumaça meteórica", poeira gelada criada por detritos espaciais que se chocam com a atmosfera do planeta. Cerca de duas a três toneladas de detritos espaciais colidem em Marte todos os dias, em média, e à medida que esses meteoros se desintegram na atmosfera do planeta, injetam um enorme volume de poeira no ar.[177]
Em 1994 a sonda Mars Express da Agência Espacial Europeia descobriu um brilho ultravioleta proveniente de “guarda-chuvas magnéticos” no hemisfério sul. Marte não possui um campo magnético global que guie as partículas carregadas que entram na atmosfera, mas tem múltiplos campos magnéticos em forma de guarda-chuva, principalmente no hemisfério sul, que são remanescentes de um campo global que decaiu bilhões de anos atrás.
No final de dezembro de 2014, a sonda MAVEN da NASA detectou evidência de auroras muito espalhadas pelo hemisfério norte e descendo até aproximadamente 20-30 graus de latitude norte em relação ao equador de Marte. As partículas penetravam na atmosfera marciana, criando auroras abaixo de 100 km da superfície (as auroras da Terra variam de altitude entre 100 e 500 km). Os campos magnéticos no vento solar caem como cortinas sobre Marte, inclusive para a atmosfera, e as partículas carregadas simplesmente seguem essas linhas para a atmosfera, fazendo com que as auroras aconteçam fora dos guarda-chuvas magnéticos.[178]
Em 18 de março de 2015, a NASA anunciou a detecção de uma aurora que não é completamente entendida, bem como uma não explicada nuvem de poeira na atmosfera de Marte.[179]
As observações anteriores não capturaram nenhum brilho verde em Marte, mas entre 24 de abril e 1 de dezembro de 2019, uma luz verde foi observada na atmosfera de Marte de altitudes de observações que variam de 20 a 400 quilômetros da superfície marciana. A emissão foi mais forte a uma altitude de cerca de 80 quilômetros e variou dependendo da distância variável entre Marte e o Sol.[180]
De todos os planetas doSistema Solar, Marte é o que possui asestações do ano mais parecidas com as da Terra, devido às inclinações semelhantes de eixos derotação dos dois planetas. As durações das estações marcianas são cerca de duas vezes as da Terra, já que Marte está a uma maior distância do Sol, o que leva o ano marciano a ter duração equivalente a cerca de dois anos terrestres. As temperaturas de superfície de Marte variam de −143 °C (no inverno nas calotas polares)[181] até máximas de 35 °C (no verão equatorial).[16] A ampla variação de temperaturas é devida à fina atmosfera, que não conseguearmazenar muito calor solar, à baixapressão atmosférica e à baixainércia térmica do solo marciano.[182] O planeta também é 1,52 vez mais distante do Sol que a Terra, o que resulta em apenas 43% da quantidade de luz solar em comparação com a Terra.[183]
Se Marte tivesse uma órbita semelhante à da Terra, as suas estações também seriam semelhantes, porque a sua inclinação axial é próxima à da Terra. A relativamente grande excentricidade da órbita de Marte tem um efeito significativo. O planeta está mais próximo doperiélio quando é verão no hemisfério sul e inverno no norte, e próximo doafélio quando é inverno no hemisfério sul e verão no norte. Como resultado, as estações do ano no hemisfério sul são mais extremas e as estações do ano no norte são mais brandas. As temperaturas de verão no sul podem ser até 30kelvin maiores do que as temperaturas equivalentes de verão no norte.[184]
Marte tem as maiorestempestades de poeira do Sistema Solar. Estas podem variar de uma tempestade sobre uma pequena área até tempestades gigantescas que cobrem todo o planeta. Elas tendem a ocorrer quando Marte está mais próximo do Sol e demonstraram aumentar a temperatura global.[185]
Dados climatológicos para aCratera Gale (2012–2015)
A distância média entre Marte e o Sol é de cerca de 230 000 000 km (1,5UA) e seu período orbital é de 687 dias terrestres, como representado pela trilha vermelha, com a órbita da Terra mostrada em azul (animação)
A distância média de Marte ao Sol é de cerca de 230 milhões de quilômetros (1,5UA) e seuperíodo orbital é de 687 dias terrestres. O dia solar em Marte é apenas um pouco maior do que um dia na Terra: 24 horas, 39 minutos e 35,244 segundos. Um ano marciano é igual a 1,8809 ano terrestre, ou seja, 1 ano, 320 dias e 18,2 horas.[30] A inclinação do eixo de Marte é de 25,19 graus, semelhante à da Terra.[30] Como resultado, Marte tem estações como a Terra, embora sejam quase duas vezes mais longas, pois seu período orbital é maior nesta proporção. Atualmente, a orientação do polo norte de Marte está próxima da estrelaDeneb.[21] Marte passou pelo seuafélio em março de 2010[190] e pelo seuperiélio em março de 2011.[191]
Marte tem umaexcentricidade orbital relativamente acentuada, de cerca de 0,09; entre os outros sete planetas do Sistema Solar, sóMercúrio mostra maior excentricidade. Sabe-se que, no passado, Marte teve uma órbita muito mais circular do que atualmente. Em um ponto há 1,35 milhão de anos terrestres, Marte tinha uma excentricidade de cerca de 0,002, muito menor do que a da Terra hoje.[192] O ciclo de excentricidade de Marte é de 96 mil anos terrestres, comparado ao ciclo de 100 mil anos da Terra.[193] O planeta tem um ciclo de excentricidade muito mais longo com um período de 2,2 milhões de anos terrestres e isso ofusca o ciclo de 96 mil anos nos gráficos de excentricidade. Durante os últimos 35 mil anos, a órbita de Marte foi ficando um pouco mais excêntrica por causa dos efeitos gravitacionais dos outros planetas. A menor distância entre a Terra e Marte continuará a diminuir ligeiramente nos próximos 25 mil anos.[194]
O entendimento atual dehabitabilidade planetária – a viabilidade de um mundo desenvolver condições ambientais favoráveis ao surgimento de vida – favorece planetas que possuam água líquida em sua superfície. Isto frequentemente requer que a órbita de um planeta esteja dentro da zona habitável, que para o Sol se localiza entre logo depois de Vênus e aproximadamente osemieixo maior de Marte.[195] Durante o periélio, Marte penetra nesta região, mas a fina (baixa pressão) atmosfera do planeta impede a existência de água líquida em grandes regiões por muito tempo. O fluxo de água líquida no passado demonstra o potencial do planeta para a habitabilidade. Evidência recente sugeriu que qualquer água na superfície marciana deve ter sido muito salgada e ácida para suportar uma vida terrestre regular.[196]
A falta de uma magnetosfera e a atmosfera extremamente fina de Marte são um desafio: o planeta possui pequena transferência de calor pela sua superfície, pouco isolamento contra o bombardeio dovento solar e pressão atmosférica insuficiente para reter água na forma líquida. Marte está quase, ou totalmente, geologicamente morto, e o fim da atividade vulcânica aparentemente interrompeu a reciclagem de materiais e produtos químicos entre a superfície e o interior do planeta.[197]
Existem evidências de que o planeta tenha sido significativamente mais habitável no passado que nos dias de hoje, mas o fato de que tenha albergado vida permanece incerto. As sondasViking da década de 1970 continham dispositivos projetados para detectar microrganismos no solo marciano e tiveram alguns resultados positivos, inclusive um aumento temporário na produção de CO2 com a exposição a água e nutrientes. Este sinal de vida foi mais tarde contestado por cientistas, resultando em um debate intenso, com o cientista da NASA Gilbert Levin sustentando que a Viking pode ter encontrado vida. Uma reanálise dos dados da Viking, à luz do moderno conhecimento de formasextremófilas de vida, sugeriu que os testes da Viking não eram suficientemente sofisticados para detectar essas formas de vida e podem até mesmo ter matado uma hipotética forma de vida.[198] Testes conduzidos pela sonda Phoenix Mars mostraram que o solo tem um pH alcalino e contém magnésio, sódio, potássio e cloro.[199] Os nutrientes do solo podem ser capazes de suportar vida, mas a vida ainda assim teria que ser protegida da intensa luz ultravioleta.[200] Análise recente do meteorito marciano EETA79001 encontrou 0,6 ppm de ClO4−, 1,4 ppm de ClO3− e 16 ppm de NO3−, a maior parte provavelmente de origem marciana. O ClO3− sugere a presença de outros compostos altamente oxidantes de cloro e oxigênio, como ClO2− e ClO, produzidos tanto por oxidação do Cl por ultravioleta quanto por radiólise do ClO4− por raios-X. Portanto, somente substâncias orgânicas ou formas de vida altamente refratárias ou bem protegidas (subsuperficiais) teriam chance de sobreviver.[201] Uma análise de 2014 da Phoenix WCL mostrou que o Ca(ClO4)2 no solo da Phoenix não interagiu com água líquida de qualquer forma talvez nos últimos 600 milhões de anos. Se tivesse, o altamente solúvel Ca(ClO4)2 em contato com água líquida teria formado somente CaSO4. Isto sugere um ambiente extremamente árido, com mínima ou nenhuma interação com água líquida.[202] Foi encontrado, em 2019, um grupo de compostos orgânicos,tiofenos, que normalmente ocorrem na Terra emquerogênio, carvão e petróleo bruto, bem como emestromatólitos emicrofósseis.[203] Isso sugere um processo biológico, provavelmente envolvendobactérias.
Cientistas propuseram que os glóbulos de carbonato encontrados nometeorito ALH84001, que se acredita ter se originado em Marte, podem ser micróbios fossilizados que existiam em Marte quando o meteorito foi arrancado da superfície de Marte por um choque de meteoro há cerca de 15 milhões de anos. Esta proposta foi recebida com ceticismo e foi sugerida uma origem exclusivamente inorgânica para as formas.[204] Pequenas quantidades demetano emetanal detectadas pelas sondas em Marte foram indicadas como possíveis evidências para a vida, uma vez que esses compostos químicos se decompõem rapidamente na atmosfera marciana.[205][206] Entretanto, uma alternativa é que esses compostos sejam repostos por vulcões ou outros meios geológicos, como aserpentinização.[162]Vidro formado pelo impacto de meteoros, que na Terra pode preservar sinais de vida, foi encontrado na superfície de crateras de impacto de Marte.[207][208] Da mesma forma, este vidro poderia ter preservado sinais de vida se esta existisse no local.[209][210][211]
Em junho de 2018, aNASA informou que o roverCuriosity havia encontrado evidências decompostos orgânicos complexos de rochas com idade de aproximadamente 3,5 bilhões de anos, cujas amostras vieram de dois locais distintos em um lago seco nacratera Gale. As amostras de rochas, quando pirolisadas pelo instrumento daCuriosity, liberaram uma série demoléculas orgânicas; estes incluemtiofenos contendoenxofre, compostos aromáticos tais comobenzeno etolueno, além de compostosalifáticos tais comopropano ebuteno. Os níveis de compostos orgânicos são 100 vezes maiores que as descobertas anteriores. Os autores especulam que a presença de enxofre pode ter ajudado a preservar os compostos orgânicos. Os produtos de decomposição se assemelham aos gerados peloquerogênio, um precursor dopetróleo e dogás natural naTerra. A NASA afirmou que essas descobertas não são evidências de que a vida existiu no planeta, mas que os compostos orgânicos necessários para sustentar avida microscópica estavam presentes. Devido à forma como a atmosfera marciana pode preservar esses compostos, pode haver fontes mais profundas de compostos orgânicos no planeta.[212]
Em julho de 2018, cientistas relataram a descoberta de um lago subglacial em Marte, o primeiro corpo estável de água conhecido no planeta. Ele fica a 1,5 km abaixo da superfície na base da calota polar sul e tem cerca de 20 quilômetros de largura.[213][214] O lago foi descoberto usando o radarMARSIS a bordo da sondaMars Express, e os dados foram coletados entre maio de 2012 e dezembro de 2015.[215] O lago está localizado numa área plana que não exibe características topográficas peculiares. É principalmente cercado por terrenos mais altos, exceto em seu lado oriental, onde há uma depressão.[213]
Marte tem duas luas naturais relativamente pequenas —Fobos, com cerca de 22 quilômetros de diâmetro, eDeimos, com cerca de 12 quilômetros de diâmetro — que têm órbitas próximas ao planeta. Acredita-se que essas luas sejamasteroides capturados pelocampo gravitacional marciano, mas a sua origem verdadeira permanece incerta.[216] Ambos os satélites foram descobertos em 1877 porAsaph Hall e foram nomeados em homenagem aos deusesFobos (pânico/medo) eDeimos (terror/horror), que namitologia grega acompanhavam seu pai,Ares, o deus da guerra, durante as batalhas.Marte era a contraparteromana de Ares.[217][218] Nogrego moderno, porém, o planeta mantém seu antigo nome,Ares (Aris:Άρης).[219]
Vistos da superfície de Marte, os movimentos de Fobos e Deimos parecem muito diferentes do daLua. Fobos nasce no oeste, se põe a leste e nasce novamente em apenas 11 horas. Deimos, por estar quase em órbita sincronizada — quando operíodo orbital iguala operíodo de rotação do planeta — nasce como esperado no leste, mas lentamente. Apesar da órbita de 30 horas de Deimos, ele leva 2,7 dias entre o nascente e o poente, para um observador no equador.[220]
Como a órbita de Fobos está abaixo da altitude síncrona, as forças demaré a partir de Marte estão gradualmente diminuindo a sua órbita. Em cerca de 50 milhões de anos, o satélite ou colidirá com a superfície marciana ou irá desintegrar-se em uma estrutura em forma de anel ao redor de Marte.[220]
A origem das duas luas não é bem compreendida. Seu baixoalbedo e a composição decondrito carbonáceo foram considerados semelhantes aos de asteroides, apoiando a teoria de captura gravitacional. A órbita instável de Fobos parece apontar para uma captura relativamente recente. Mas ambas têm órbitas circulares, próximas do equador, o que é muito incomum para objetos capturados, já que a dinâmica de captura exigida é complexa. A possibilidade de acreção no início da história de Marte também é plausível, mas não é compatível com uma composição parecida com a de asteroides, em vez de com a do próprio planeta. Uma terceira possibilidade é o envolvimento de um terceiro corpo ou algum tipo de impacto.[221] Linhas mais recentes de evidências sobre Fobos sugerem que o satélite tem um interior altamente poroso[222] e uma composição contendo principalmentefilossilicatos e outros minerais conhecidos de Marte,[223] o que aponta a origem de Fobos para o material ejetado por um impacto em Marte e que foi reagrupado na órbita marciana,[224] semelhante à teoria dominante para aorigem da Lua da Terra. Embora os espectros VNIR (eminglês:visible and near-infrared) das luas de Marte se assemelhem aos de asteroides docinturão externo, o espectroinfravermelho termal de Fobos é inconsistente comcondritos de qualquer tipo.[223]
Marte pode ter luas com menos de 50 ou 100 metros de diâmetro, e prediz-se a existência de um anel de poeira entre Fobos e Demos.[26]
Em 19 de outubro de 2014, o cometaSiding Spring passou extremamente próximo a Marte (cerca de 140 mil quilômetros), tão perto que suacoma pode ter envolvido o planeta.[230][231][232][233][234][235]
Pela órbita de Marte ser excêntrica, a suamagnitude aparente em oposição ao Sol pode variar de -3,0 a -1,4. O brilho mínimo é de magnitude 1,6, quando o planeta está em conjunção com o Sol.[70] Marte geralmente aparece distintamente amarelo, laranja ou vermelho; a cor real do planeta está mais próximo de caramelo, e a vermelhidão observada é apenas poeira na sua atmosfera. OroverSpirit, daNASA, registrou imagens de uma paisagem marrom-esverdeada com pedras azul-acinzentadas e manchas de areia vermelho-claras.[236] Quando mais distante da Terra, fica a mais de sete vezes mais longe de nosso planeta do que quando está próximo. Quando menos favoravelmente posicionado, ele pode ser perdido no brilho do Sol por meses. Em seus momentos mais favoráveis — em intervalos entre 15 e 17 anos, sempre entre o final de julho e o final de setembro — muitos detalhes de sua superfície podem ser vistos com um telescópio. Especialmente notáveis, mesmo com baixa ampliação, são as suascalotas polares.[237]
Conforme Marte se aproxima ao ponto deoposição, começa um período demovimento retrógrado em que o planeta parece se mover para trás, em um movimento delooping em relação às estrelas de fundo. A duração deste movimento retrógrado tem a duração de cerca de 72 dias e Marte atinge o seu pico de luminosidade no meio deste movimento.[238]
O ponto em que a longitude geocêntrica de Marte é 180° em relação ao Sol é conhecido como oposição, que está perto do momento de maior aproximação com a Terra. O momento da oposição pode ocorrer a até 8 ½ dias da maior aproximação. A distância nas maiores aproximações varia entre 54[239] e 103 milhões de quilômetros, devido àsórbitas elípticas dos planetas, o que causa uma variação comparável emtamanho angular.[240] A última oposição de Marte ocorreu em 8 de abril de 2014, a uma distância de cerca de 93 milhões de quilômetros.[241] O tempo médio entre oposições sucessivas de Marte (o seuperíodo sinódico) é de 780 dias, mas o número de dias entre as datas de oposições sucessivas pode variar entre 764 e 812.[242]
Marte fez a sua maior aproximação com aTerra e o seu brilho aparente máximo dos últimos 60 mil anos, 55 758 006 km (0,372719UA) e magnitude -2,88, em 27 de agosto de 2003 às 09h51min13UTC. Isto ocorreu quando Marte estava a um dia da sua oposição e a cerca de três dias do seuperiélio, tornando o planeta particularmente fácil de ver a partir da Terra. Estima-se que a última vez em que o planeta chegou tão perto foi em 12 de setembro de 57 617 a.C.; o próximo momento será no ano 2287.[243] Esta aproximação recorde foi apenas ligeiramente mais próxima do que outras aproximações recentes. Por exemplo, a distância mínima em 22 de agosto de 1924 foi de 0,37285 UA e a distância mínima em 24 de agosto de 2208 será de 0,37279 UA.[193]
A existência de Marte como um objeto errante no céu noturno foi registrada por astrônomos doEgito Antigo e, em 1534a.C., eles já estavam familiarizados com omovimento retrógrado do planeta.[244] No período doImpério Neobabilônico, osastrônomos babilônios faziam registros regulares das posições dos planetas eobservações sistemáticas do seu comportamento. Sobre Marte, eles sabiam que o planeta fazia 37períodos sinódicos, ou 42 circuitos dozodíaco, a cada 79 anos. Eles também inventaram métodos aritméticos para fazer pequenas correções para as posições previstas dos planetas.[245][246]
No século IV a.C.,Aristóteles observou que Marte desaparecia por trás da Lua durante umaocultação, indicando que o planeta estava mais distante.[247]Ptolomeu, umgrego que vivia emAlexandria,[248] tentou resolver o problema do movimento orbital de Marte. O modelo de Ptolomeu e sua obra coletiva sobreastronomia foram apresentados noAlmagesto, que se tornou o principal tratado daastronomia ocidental nos quatorze séculos seguintes.[249] A literatura daChina antiga confirma que Marte era conhecido pelosastrônomos chineses no século IV.[250] No século V d.C., o textoastronômico indianoSurya Siddhanta estimou o diâmetro de Marte.[251] Nas culturas daÁsia Oriental, Marte era tradicionalmente conhecido como a “estrela de fogo”, com base nosCinco elementos.[252][253][254]
Durante o século XVII,Tycho Brahe mediu aparalaxe diurna de Marte, queJohannes Kepler usou para fazer um cálculo preliminar da distância do planeta.[255] Quando otelescópio se tornou disponível, a paralaxe diurna de Marte foi novamente medida em um esforço para determinar a distância Sol-Terra. Isto foi realizado pela primeira vez porGiovanni Domenico Cassini em 1672. As primeiras medições da paralaxe foram prejudicadas pela qualidade dos instrumentos.[256] A única ocultação observada de Marte por Vênus foi a de 13 de outubro de 1590, vista porMichael Maestlin emHeidelberg.[257] Em 1610, Marte foi visto porGalileu Galilei, que foi o primeiro a observá-lo através de um telescópio.[258] A primeira pessoa a desenhar um mapa de Marte que exibia características da superfície foi o astrônomo holandêsChristiaan Huygens.[259]
Por volta do século XIX, a resolução dos telescópios atingiu um nível suficiente para que as características da superfície de Marte pudessem ser identificadas. Uma oposição periélica de Marte ocorreu em 5 de setembro de 1877 e, naquele ano, o astrônomo italianoGiovanni Schiaparelli usou um telescópio de 22 cm emMilão para produzir o primeiro mapa detalhado do planeta vermelho. Estes mapas continham características chamadas por Schiaparelli decanali, que mais tarde mostraram ser umailusão de óptica. Estescanali eram supostamente longas linhas retas na superfície de Marte para as quais ele deu nomes de rios famosos na Terra.[260][261]
Influenciado pelas observações, oorientalistaPercival Lowell fundou um observatório que tinha um telescópio de 30 cm e outro de 45 cm. O observatório foi utilizado para a exploração de Marte durante uma última boa oportunidade, em 1894. Ele publicou vários livros sobre Marte e a vida no planeta, que tiveram uma grande influência sobre o público.[262] Oscanali também foram encontrados por outros astrônomos, como Henri Joseph Perrotin e Louis Thollon emNice, usando um dos maiores telescópios do mundo naquela época.[263][264]
As mudanças sazonais (a diminuição das calotas polares e a formação de áreas escuras durante o verão marciano), em combinação com os canais, levaram a especulações sobre a presença de vida em Marte e fizeram surgir uma crença, mantida por muito tempo, de que Marte continha vastos mares e vegetação. O telescópio nunca chegou a uma resolução suficiente para provar quaisquer destas especulações. À medida que telescópios maiores foram usados, foram observados menoscanali retos e longos. Durante uma observação em 1909 porCamille Flammarion com um telescópio de 84 cm, foram observados padrões irregulares, mas oscanali não foram vistos.[265]
Mesmo na década de 1960, artigos foram publicados sobre a "biologia marciana", deixando de lado outras explicações para as mudanças sazonais do planeta. Cenários detalhados dometabolismo e dos ciclos químicos de umecossistema funcional chegaram a ser publicados.[266] Desde que uma nave espacial visitou o planeta durante as missõesMariner daNASA nos anos 1960 e 1970, estes conceitos foram radicalmente quebrados. Além disso, os resultados das experiências de detecção de vida pelaViking auxiliaram para que a hipótese de um planeta hostil e morto fosse geralmente aceita.[267] AMariner 9 e aViking forneceram dados que permitiram a obtenção de mapas melhores do planeta. Outro grande salto foi a missãoMars Global Surveyor, lançada em 1996 e que funcionou até o final de 2006, e permitiu a obtenção de mapas completos e extremamente detalhados datopografia, campo magnético e minerais da superfície de Marte.[268] Estes mapas estão agora disponíveis on-line, por exemplo, noGoogle Mars. OMars Reconnaissance Orbiter e aMars Express continuaram explorando com novos instrumentos e apoiando as sondas na superfície. A NASA fornece duas ferramentas on-line: Mars Trek, que apresenta visualizações do planeta a partir de dados de 50 anos de exploração, e a Experience Curiosity, que simula viagens em Marte em 3-D com a Curiosity.[269]
OMars Science Laboratory, chamado deCuriosity, foi lançado em 26 de novembro de 2011 e chegou a Marte em 6 de agosto de 2012 (UTC). É maior e mais avançado do que osMars Exploration Rovers, com uma velocidade de até 90 metros por hora.[271] Os experimentos incluem um analisador químico a laser que pode deduzir a composição de rochas a uma distância de 7 m.[272] Em 10 de fevereiro de 2013, o Curiosity obteve as primeiras amostras de rochas profundas já retiradas de outro corpo planetário, utilizando a sua broca embarcada.[273]
AOrganização Indiana de Pesquisa Espacial lançou a missãoMars Orbiter Mission em 5 de novembro de 2013, com o objetivo de analisar a atmosfera e a topografia marcianas. Equipada com sensores de metano, câmeras multi-espectrais, espectrômetros de imagem eminfravermelho termal,fotômetros e outros itens em sua carga útil, a missão procura expandir a compreensão humana do Sistema Solar. Lançado dePSLV-C25, a missãoMars Reconnaissance Orbiter usou umaórbita de transferência de Hohmann para escapar da influência gravitacional da Terra e catapultar para uma viagem de nove meses até Marte. Essa é a primeira missão interplanetária bem-sucedida daÁsia e a sondaMangalyaan estuda o planeta Marte desde 24 de setembro de 2014.[274]
AAgência Espacial Europeia, em colaboração com aAgência Espacial Federal Russa - Roscosmos, enviou a sondaExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) e a sonda de superfície Schiaparelli em março de 2016. O orbitador TGO conseguiu entrar na órbita marciana em 19 de outubro.[275] Contudo, o contato com opousadorSchiaparelli EDM foi perdido quando este já estava próximo ao solo. Imagens feitas pela MRO daNASA comprovaram que a sonda impactou violentamente contra o solo marciano e foi totalmente destruída. Uma hipótese sugere que os retrofoguetes do pousador, que deveriam reduzir sua velocidade, se apagaram muito antes do esperado.[276][277]
Está planejado para maio de 2018 o lançamento da sonda de superfícieInSight, juntamente com dois satélitesCubeSats, que vão sobrevoar Marte e fornecer dados de telemetria da superfície. As sondas estão previstas para chegar a Marte em novembro de 2016.[278]
Em 2018 a ESA enviará o "rover" ExoMars. A NASA planeja lançar o seu "rover"astrobiológicoMars 2020 em 2020. A sonda Mars Hope, dos Emirados Árabes Unidos, está planejada para lançamento em 2020, atingindo a órbita de Marte em 2021. Ela tem o objetivo de fazer um estudo global da atmosfera marciana. Diversos planos para umamissão tripulada a Marte foram propostos ao longo do século XX e já no século XXI, mas nenhum plano em andamento tem data de chegada anterior a 2025.
Um anúncio de sabão de 1893 brinca com a ideia popular de que Marte é povoado
Marte é nomeado em homenagem aodeus romano da guerra. Em diferentes culturas, Marte representa amasculinidade e ajuventude. Seusímbolo astronômico, um círculo com uma seta apontando para o lado superior direito, também é usado como símbolo do sexo masculino. As muitas falhas nas sondas de exploração de Marte resultaram em uma contracultura satírica que associa esses acidentes com a existência de um tipo de "Triângulo das Bermudas" entre a Terra e o planeta, alguma "maldição marciana" ou um “grande espírito maléfico das galáxias” que se alimentaria das sondas a Marte.[279]
A ideia popular de que Marte era povoado por marcianos inteligentes se popularizou no final do século XIX. As observações doscanali porGiovanni Schiaparelli, combinadas com os livros dePercival Lowell sobre o tema, propuseram a noção padrão de um planeta seco, frio e prestes a morrer, com obras deirrigação sendo feitas porcivilizações antigas.[280]
Muitas outras observações e declarações de personalidades notáveis se somaram ao que tem sido chamado de "febre marciana".[281] Em 1899, enquanto investigava o ruído de rádio atmosférico usando receptores em seu laboratório emColorado Springs, o inventorNikola Tesla observou sinais repetitivos que mais tarde ele imaginou serem comunicações de rádio vindas de outro planeta, possivelmente de Marte. Em uma entrevista de 1901, Tesla disse:
Foi algum tempo depois que o pensamento passou em minha mente de que os distúrbios que eu tinha observado poderiam se dever a um controle inteligente. Embora eu não tenha conseguido decifrar o seu significado, para mim era impossível pensar neles como sendo inteiramente acidentais. Um sentimento está constantemente crescendo em mim de que eu tenha sido o primeiro a ouvir a saudação de um planeta para outro.[282]
As teorias de Tesla ganharam o apoio deLord Kelvin que, ao visitar osEstados Unidos em 1902, teria dito que achava que Tesla tinha captado sinais marcianos que estavam sendo enviados aos Estados Unidos.[283] No entanto, Kelvin negou "enfaticamente" esta declaração pouco antes de partir do país. "O que eu realmente disse foi que os habitantes de Marte, se houver algum, seriam, sem dúvida, capazes de verNova Iorque, especialmente o brilho da eletricidade".[284]
No início de dezembro de 1900 recebemos de Lowell, no Arizona, um telegrama afirmando que um raio de luz tinha sido visto projetando-se de Marte (o observatório Lowell tinha Marte como especialidade), com duração de 70 minutos. Eu enviei um telegrama com estes fatos para a Europa e enviei cópias através deste país. O observador é um homem confiável e cuidadoso e não há nenhuma razão para duvidar de que a luz existisse. Foi dada como partindo de um ponto geográfico bem conhecido em Marte. Isso foi tudo. Agora, a história foi para todo o mundo. Na Europa, afirma-se que eu tenho estado em comunicação com Marte e todos os tipos de exageros têm brotado. O que quer que a luz fosse, não há meios de saber. Se tinha inteligência ou não, ninguém pode dizer. É absolutamente inexplicável.[285]
Pickering mais tarde propôs a criação de um conjunto de espelhos, noTexas, destinados a sinalizar para os marcianos.[286]
Nas últimas décadas, o mapeamento de alta resolução da superfície marciana, culminando na sondaMars Global Surveyor, não revelou artefatos de habitação de qualquer tipo de vida "inteligente", mas a especulaçãopseudocientífica sobre a vida inteligente no planeta continua com comentaristas como Richard C. Hoagland. Remanescente da controvérsia sobre oscanali, algumas especulações são baseadas em características de pequena escala percebidas nas imagens espaciais, como "pirâmides" e a chamada "Face de Marte". O astrônomo planetárioCarl Sagan escreveu:
“
Marte tornou-se uma espécie de arena mítica na qual nós projetamos nossas esperanças e medos terrestres.
”
A representação de Marte na ficção foi estimulada por sua cor vermelha e pelas especulações científicas do século XIX de que suas condições de superfície não só poderiam suportar a vida, como também a vida inteligente.[287] Isso originou um grande número de cenários deficção científica, entre os quais estáA Guerra dos Mundos, deH. G. Wells, publicado em 1898, em que os marcianos tentam fugir de seu planeta moribundo e tentam invadir a Terra. Uma adaptação radiofônica posterior deA Guerra dos Mundos foi feita no dia 30 de outubro de 1938 porOrson Welles nos Estados Unidos e foi apresentada como um noticiário ao vivo. O episódio tornou-se notório por causar pânico público geral, quando muitos ouvintes confundiram a história com a realidade e saíram desesperados.[288]
Após as naves espaciaisMariner eViking terem enviado imagens nítidas de Marte e revelado um mundo aparentemente sem vida e sem canais, essas ideias sobre o planeta tiveram que ser abandonadas e tem se desenvolvido uma moda de representações precisas e realistas sobre acolonização humana de Marte, como na trilogiaMars deKim Stanley Robinson. Especulações pseudocientíficas sobre a "Face de Marte" e outros "monumentos" enigmáticos descobertos por sondas espaciais indicam que a ideia de civilizações antigas no planeta continua a ser um tema popular naficção científica, especialmente no cinema.[293]
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